一種諧振變換器的制作方法

本發明實施例涉及電力電子技術，尤其涉及一種諧振變換器。

背景技術：

在傳統的DC-DC、DC-AC開關型換流器中增加一個LC諧振電路，使開關管兩端電壓和流過的電流周期性振蕩變化，為開關管零電流和/或零電壓切換提供了條件，這種變換器被稱為諧振變換器。

如圖1所示，現有技術典型的諧振變換器結構包括整流濾波模塊110、逆變模塊120、變壓器130和逆變控制模塊140。逆變模塊的典型結構是可以包括逆變橋121和LC諧振腔122。該諧振變換器連接在輸入的直流電源和負載之間。逆變橋121將輸入的直流電，轉換為方波交流電壓；根據負載對電壓的需求，逆變控制模塊140可以控制逆變橋121中的開關規律，從而控制方波交流電壓波形的頻率、占空比和相位；方波交流電壓經諧振腔122后，輸出正弦交流電信號；正弦交流電經過整理濾波模塊110，輸出直流電信號。

對于諧振變換器而言，當逆變橋的工作頻率f_s等于諧振頻率f_r時，一方面，此時諧振腔無功功率趨于零，而在輸出相同功率的情形下，諧振腔無功功率越小則逆變橋中的開關管通態電流越小即通態損耗越小；另一方面，此時開關管近似工作在零電流開關狀態，其開關損耗很小。所以從開關管的電流應力、熱應力等角度考慮，f_s＝f_r是一種很理想的工作狀態。

但f_s＝f_r時傳統諧振變換器的逆變橋只能采用固定的工作頻率，相應也只能對輸入直流電壓進行固定增益的調整。如果需要滿足不同負載要求而調節輸出電壓，則只能調頻或者調脈寬或調幅，而調頻或者調脈寬后變換器無法達到諧振腔無功功率趨于零的理想工作狀態。調幅需要增加一級調幅電源，降低電源整體效率。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種諧振變換器，以實現變換器的諧振腔無功功率在全范圍內均趨于零，且系統響應快。

本發明實施例提供了一種諧振變換器，包括：整流濾波模塊和逆變控制模塊，其特征在于，還包括至少兩個逆變模塊和變壓器；

所述變壓器包括至少兩個一次側繞組和一個二次側繞組，至少兩個所述一次側繞組分別和所述至少兩個逆變模塊的輸出端連接；

所述至少兩個逆變模塊，其輸入端并聯連接直流電源，用于將輸入的直流電經逆變橋逆變為方波交流電后，經諧振腔輸出；

所述整流濾波模塊的輸入端和所述變壓器的二次繞組連接，用于將所述變壓器的二次繞組輸出的交流電轉換為直流電輸出至負載；

所述逆變控制模塊和所述至少兩個逆變模塊連接，用于將驅動信號發送至所述至少兩個逆變模塊，控制所述逆變橋生成的所述方波交流電。

進一步的，所述至少兩個逆變模塊的規格相同。

進一步的，所述逆變控制模塊具體用于通過輸出至所述至少兩個逆變模塊的驅動信號，控制所述至少兩個逆變模塊中的逆變橋輸出頻率和占空比相等的方波交流電。

進一步的，所述逆變控制模塊具體用于通過輸出至所述至少兩個逆變模塊的驅動信號，控制所述至少兩個逆變模塊中的逆變橋輸出的方波交流電的頻率為所述諧振腔的諧振頻率，方波交流電的占空比為50％。

進一步的，所述逆變控制模塊還具體用于通過輸出至所述至少兩個逆變模塊的驅動信號，控制所述至少兩個逆變模塊中的逆變橋輸出的方波交流電的相位差，實現對所述諧振變換器輸出電壓的調節。

本發明通過多路逆變模塊輸出的交流電經磁通疊加，解決多個逆變橋直接并聯存在的跨逆變橋直通問題，實現提高諧振變換器工作安全性的效果。

附圖說明

圖1為現有技術的諧振變換器結構示意圖；

圖2是本發明實施例一中的一種諧振變換器的結構示意圖；

圖3是本發明實施例二中的電壓波形示意圖；

圖4是本發明實施例二中的電壓波形示意圖；

圖5是本發明實施例二中的電壓波形示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。

實施例一

圖2為本發明實施例一提供的一種諧振變換器的結構示意圖，如圖2所示，諧振變換器，包括：整流濾波模塊210和逆變控制模塊220，還包括至少兩個逆變模塊230和變壓器240；

變壓器240包括至少兩個一次側繞組和一個二次側繞組，至少兩個一次側繞組分別和至少兩個逆變模塊230的輸出端連接；

至少兩個逆變模塊230，其輸入端并聯連接直流電源，用于將輸入的直流電經逆變橋231逆變為方波交流電后，經諧振腔232輸出；

整流濾波模塊210的輸入端和變壓器240的二次繞組連接，用于將變壓器240的二次繞組輸出的交流電轉換為直流電輸出至負載；

逆變控制模塊220和至少兩個逆變模塊230連接，用于將驅動信號發送至至少兩個逆變模塊230，控制逆變橋231生成的方波交流電。

其中，逆變模塊230包括逆變橋231和諧振腔232，逆變橋231的輸入端作為逆變模塊230的輸入端，逆變橋231將輸入的直流電逆變為方波交流電，然后經過諧振腔232，轉換為正弦交流電輸出。變壓器240的至少兩個一次側繞組的匝數可以相等也可以不等。逆變控制模塊220發送至至少兩個逆變模塊230的驅動信號用于控制逆變橋231的開關管的通斷，從而控制逆變橋231逆變生成的方波交流電。

本實施例的技術方案，通過多路逆變模塊輸出的交流電經磁通疊加，解決多個逆變橋直接并聯存在的跨逆變橋直通問題，實現提高諧振變換器工作安全性的效果。

實施例二

在上述技術方案的基礎上，可選的，至少兩個逆變模塊230的規格相同。

進一步的，逆變控制模塊220具體用于通過輸出至至少兩個逆變模塊230的驅動信號，控制至少兩個逆變模塊230中的逆變橋231輸出頻率和占空比相等的方波交流電。

進一步的，逆變控制模塊220具體用于通過輸出至至少兩個逆變模塊230的驅動信號，控制至少兩個逆變模塊230中的逆變橋231輸出的方波交流電的頻率為諧振腔232的諧振頻率，方波交流電的占空比為50％。

其中，當方波交流電的頻率等于諧振腔的諧振頻率時，一方面，此時諧振腔無功功率趨于零，而在輸出相同功率的情形下，諧振腔無功功率越小則逆變橋中的開關管通態電流越小即通態損耗越小；另一方面，此時開關管近似工作在零電流開關狀態，其開關損耗很小。所以，從開關管的電流應力、熱應力等角度考慮，逆變橋輸出的方波交流電的頻率為諧振腔的諧振頻率是一種很理想的工作狀態。

進一步的，逆變控制模塊220還具體用于通過輸出至至少兩個逆變模塊230的驅動信號，控制至少兩個逆變模塊230中的逆變橋231輸出的方波交流電的相位差，實現對諧振變換器輸出電壓的調節。

其中，以諧振變換器配置有兩個逆變模塊為例，對諧振變換器輸出電壓的調節進行說明。兩個逆變模塊的規格相同，變壓器的兩個一次側繞組的匝數相等。為便于區分將兩個逆變模塊分別記為逆變模塊1和逆變模塊2，逆變模塊1包括逆變橋1和諧振腔1，逆變模塊2包括逆變橋2和諧振腔2，諧振腔1和諧振腔2的諧振頻率記為f_r，逆變橋1和逆變橋2在逆變控制模塊的控制下，輸出占空比為50％，頻率等于f_r的方波交流電。將逆變控制模塊輸出至逆變模塊1的驅動信號和輸出至逆變模塊2的驅動信號的相位差記為當為0°、90°和180°時，諧振腔1和諧振腔2的輸入電壓，輸出至變壓器一次側繞組的電壓，以及變壓器二次側繞組兩端電壓分別如圖3、4和5所示。變壓器二次側繞組兩端電壓為變壓器的兩個一次側繞組兩端電壓的疊加，如圖3所示，諧振腔1和諧振腔2的輸入電壓的相位差為0°時，變壓器二次側繞組兩端電壓幅值最大；如圖4所示，諧振腔1和諧振腔2的輸入電壓的相位差為90°時，因為變壓器的兩個一次側繞組兩端電壓的相位存在90°的相位差，變壓器二次側繞組兩端電壓幅值相較為0°時的變壓器二次側繞組兩端電壓幅值要小；如圖5所示，諧振腔1和諧振腔2的輸入電壓的相位差為180°時，變壓器二次側繞組兩端電壓幅值為0。當發生變化，變壓器二次側繞組兩端電壓會相應變化，從而控制諧振變換器的輸出的電壓。可以理解的是，諧振變換器可以包括兩個以上的逆變模塊，通過控制各個逆變模塊輸出至變壓器一次側繞組的交流電的相位差，實現調節諧振變換器的輸出。

本實施例的技術方案，諧振變換器工作在諧振點，保證效率最高，同時，通過控制逆變模塊輸出至變壓器一次側繞組的交流電的相位差，實現快速調節輸出的效果。

注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。